package com.atguigu.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @author Amos
 * @date 2022/6/8
 */

public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {

        // 完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        // 说明
        // 1. 1+((2+3)*4)-5 => 1 2 3 + 4 * + 5 -
        // 2. 因为直接对str进行操作，不方便，因此现将1+((2+3)*4)-5放到对应的中缀表达式list中
        // 即 "1+((2+3)x4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        // 3. 将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
        // 即ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList[1,2,3,+,4,*,+,5,-]

        String expression = "1+((2+3)x4)-5";
        List<String> infixExpreesionList = toInfixExpreesionList(expression);
        System.out.println("中缀表达式对应的List=" + infixExpreesionList); //[1, +, (, (, 2, +, 3, ), x, 4, ), -, 5]
        List<String> suffixExpressionList = parseSuffixExpression(infixExpreesionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpressionList);

        System.out.printf("expression=%d",calculate(suffixExpressionList)); // 16


        // 定义一个逆波兰表达式
        // (3+4)*5-6 => 3 4 + 5 * 6 - =>29
        // 说明：为了方便，逆波兰表达式的数字和符号使用空格隔开
//        String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 - ";
//        // 思路
//        // 1. 先将"3 4 + 5 * 6 - " => 放到ArrayList中
//        // 2. 将ArrayList传递给一个方法，遍历ArrayList配合栈完成计算
//
//        List<String> list = getListString(suffixExpression);
//        System.out.println("rpnList=" + list);
//
//        int res = calculate(list);
//        System.out.println("计算的结果是=" + res);

    }

    // 即ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList[1,2,3,+,4,*,+,5,-]
    // 方法：将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
    public static List<String> parseSuffixExpression(List<String> ls) {
        // 定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();// 符号栈
        // 说明：因为s2这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面还需要逆序操作
        // 因此比较麻烦，这里我们不用stack，直接用List<String> s2操作
        List<String> s2 = new ArrayList<String>(); // 存储中间结果的List2

        // 遍历
        for (String item : ls) {
            // 如果是一个数，加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                // 如果是右括号")"，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();// !!! 将( 弹出s1栈，消除小括号
            } else {
                // 当item的优先级小于等于s1栈顶运算符，将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，
                // 在此转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
                // 问题: 缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                // 还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }
        // 将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        return s2; // 因为是存放到List中，因此按照顺序输出即可
    }


    // 方法：将中缀表达式转成对应的List
    public static List<String> toInfixExpreesionList(String s) {
        // 定义一个List，存放中缀表达式对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<String>();
        int i = 0; // 这是一个指针，用于遍历中缀表达式字符串
        String str; // 对多位数的拼接
        char c; // 每遍历到一个字符，就放入到c
        do {
            // 如果c是一个非数字，需要加入到ls
            if ((c=s.charAt(i))<48||(c=s.charAt(i))>57) {
                ls.add("" + c);
                i++;
            } else {
                str = "";
                while (i < s.length() && (c=s.charAt(i))>=48 && (c=s.charAt(i))<=57) {
                    str += c;
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < s.length());
        return ls;
    }


    // 将一个逆波兰表达式，依次将数据和运算符放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        // 将suffixExpression分隔
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        for (String ele : split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }
    // 完成对逆波兰表达式的运算
    /**
      1)从左至右扫描，将3和4压入堆栈；
      2)遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值，得7，再将7入栈；
      3)5入栈；
      4)接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7×5=35，将35入栈；
      5)将6入栈；
      6)最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
     */
    public static int calculate(List<String> ls) {
        // 创建栈，只需要一个栈
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        // 遍历
        for (String item : ls) {
            // 使用正则表达式来取出数
            if (item.matches("\\d+")) { // 匹配的是多位数
                // 入栈
                stack.push(item);
            } else {
                // pop出两个数，并运算，再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                } else if (item.equals("x")) {
                    res = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                // 把res入栈
                stack.push("" + res);
            }
        }
        // 最后留在stack中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}


// 编写一个类Operation， 可以返回一个运算符对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    // 写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "x":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                break;
        }
        return result;
    }
}